Способ обработки подложки


 


Владельцы патента RU 2410341:

СЭН-ГОБЭН ГЛАСС ФРАНС (FR)

Изобретение относится к способу обработки поверхности подложки. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективности очистки поверхности. Способ обработки включает осаждение, по меньшей мере, одной тонкой пленки А на часть поверхности упомянутой подложки, причем стадию осаждения осуществляют способом вакуумного напыления. Затем генерируют с помощью, по меньшей мере, одного линейного ионного источника плазму из ионизированных частиц из газа или смеси газов и, по меньшей мере, одну часть поверхности пленки А подвергают воздействию плазмы для модификации, по меньшей мере, частично, поверхности пленки А ионизированными частицами. После чего осуществляют осаждение, по меньшей мере, одной пленки В на одну часть поверхности пленки А, причем данную стадию осуществляют способом вакуумного напыления. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу обработки поверхности подложки. Более конкретно, изобретение касается способов обработки, используемых в работающих под вакуумом установках для напыления пленок, причем эти установки имеют промышленные размеры (подложка, размер которой в направлении, перпендикулярном направлению движения, больше 1,5 м, даже больше 2 м). Еще более конкретно, изобретение касается способа обработки поверхности, который объединяет способ напыления тонких пленок (обычно линия для катодного напыления, возможно, с помощью магнетрона) и способ обработки поверхности тонких пленок с использованием линейного ионного источника.

Разумеется, изобретение касается также подложек, обработанных таким образом и покрытых набором пленок с различными функциями (регулирующие прохождение солнечного света, низкоэмиссионные, с экранированием электромагнитного излучения, нагревающие, гидрофильные, гидрофобные, фотокаталитические), пленок, изменяющих степень отражения в видимой области спектра (антиотражающие пленки или зеркало) и включающих активную систему (электрохромные, электролюминесцентные, фотогальванические пленки).

Предшествующий уровень техники

Обычно наборы тонких пленок, нанесенные на стеклообразную подложку, состоят из множества тонких пленок, так что увеличивается число интерфейсов между пленками. Каждый интерфейс, разделяющий две пленки различных материалов, представляет собой зоны, контроль за которыми существенен для оптических, тепловых и механических характеристик всего набора пленок.

Так, например, хорошо известно, что устойчивость к истиранию набора тонких пленок обусловлена энергией связей (химических, кулоновских, вандерваальсовских, водородных и т.д.) на уровне интерфейсов. Также граничные напряжения, возникающие в результате объемных растяжений различных пленок, могут вызывать разрыв интерфейсов, что является причиной самого сильного расслоения покрытия на интерфейсе и самой слабой адгезии.

Также известно, что вторым параметром, характеризующим интерфейс, является его способность изменять склонность к кристаллизации или, по меньшей мере, обеспечивать порядок среднего расстояния до верхнего слоя. Такое влияние безусловно используется, например, в микроэлектронной промышленности для стимулирования квазимонокристаллического роста или предпочтительной ориентации частиц внутри тонких нанокристаллических пленок с помощью подложки с соответствующими кристаллографическими свойствами. Этот метод обычно называют «эпитаксиальным ростом» и, более конкретно, гетероэпитаксиальным в случае, когда нижние и верхние материалы различаются.

Следовательно, кристаллографические свойства и морфология гранул тонких пленок обусловливает функциональность, вносимую набором, нанесенным на стеклообразные подложки.

Таким образом, согласно первому примеру, не ограничивающему изобретение, в случае набора пленок с функцией самоочищения, достигнутой путем осаждения тонкой пленки с фотокаталитическими свойствами (а именно, на основе оксида титана), рабочие характеристики последней связаны с количеством оксида титана в фазе анатаза, содержащегося в функциональной пленке.

Во втором примере характеристики набора с функцией прохождения солнечного света или с усиленной теплоизоляционной способностью (обычно называемой низкоэмиссионной Low-E) связаны со способностью функциональной пленки из металла вызывать состояние кристаллизации, благоприятное для отражения излучения с длиной волны, большей длины волны функциональной пленки, которая, например, может быть из серебра, причем это благоприятное состояние кристаллизации сильно зависит от состояния кристаллографического расположения атомов, образующих пленку или пленки, последовательно нанесенные сначала перед нанесением функциональной пленки.

В более общем случае структура набора тонких пленок, нанесенных с помощью линии осаждения катодным напылением, состоит, по меньшей мере, из пленки В, так называемой функциональной, нанесенной на, по меньшей мере, одну пленку А.

В смысле изобретения пленку А определяют как, по меньшей мере, одну пленку, но она может представлять собой множество пленок Аi (A1, А2, А3, Аn; где i равно от 1 до n, а n больше или равно 1).

Оптимальные характеристики набора достигаются, когда каждая из элементарных пленок Аi по возможности ничем не загрязнена (например, абсорбированными молекулами газа) и образует возможно более гладкую поверхность, а также оптимальное расположение материала (малая плотность дефектов или дислокаций в кристаллической решетке).

К сожалению, авторам приходится констатировать, что несмотря на тщательность проведения этапов напыления поверхность каждой из пленок Аi может быть:

(i) загрязнена остаточной атмосферой (вода, углеводород) в установке для напыления (магнетрон) при перемещении пленки А из одной камеры для напыления в другую, каждая из которых снабжена своим собственным катодом;

(ii) что поверхность пленки А, нанесенной магнетронным напылением, не всегда представляет собой идеальную поверхность для обеспечения осаждения слоя В из-за некоторой шероховатости, в частности, в некоторых материалах, зависящей от природы нанесенного материала, от толщины пленки и условий напыления последней;

(iii) что она создает кристаллографически нарушенную среду.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков путем создания способа обработки поверхности, по меньшей мере, одной части поверхности одной пленки А, расположенной внутри структуры набора, состоящего из тонких слоев А/В.

С этой целью способ обработки, по меньшей мере, одной части поверхности, по меньшей мере, одной пленки А, расположенной между основой и пленкой В набора тонких слоев, нанесенного под вакуумом на стеклообразную основу, согласно изобретению характеризуется тем, что:

проводят напыление, по меньшей мере, одной тонкой пленки А на часть поверхности подложки, причем стадию напыления осуществляют способом вакуумного напыления,

генерируют с помощью, по меньшей мере, одного линейного источника ионов плазму ионизированных частиц из газа или смеси газов,

подвергают, по меньшей мере, одну часть поверхности пленки А воздействию плазмы и посредством указанных ионизированных частиц модифицируют, по меньшей мере, частично, состояние поверхности пленки А,

проводят напыление, по меньшей мере, одной пленки В на одну часть поверхности пленки А, причем эту стадию осуществляют способом вакуумного напыления.

Указанный способ позволяет существенно изменить природу поверхности А, причем это изменение влияет на кристаллизацию и/или морфологию зерен пленки типа В, нанесенной на пленку А, внутри установки для напыления тонких пленок, причем данная установка имеет промышленные размеры и работает под вакуумом.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения в известных случаях выполняют один из следующих этапов:

линейный источник ионов помещают в то же отделение, что и установку для напыления под вакуумом, что позволяет осуществить напыление пленки А,

пленка А содержит множество пленок Аi, расположенных одна над другой, при этом, по меньшей мере, одну из пленок Аi (где i равно от 1 до n и n>1) подвергают воздействию плазмы,

обработку поверхности проводят с помощью одного или нескольких линейных источников ионов, расположенных последовательно,

обработку осуществляют методом sputter up and down (напыление вверх и вниз),

линейный источник ионов устанавливают в камеру, изолированную от камеры, содержащей установку для вакуумного напыления, в которой происходит напыление пленки А,

линейный источник ионов устанавливают под углом от 30° до 90° относительно плоскости подложки,

способ осаждения осуществляют путем катодного напыления, в частности, в магнитном поле,

способ вакуумного напыления проводят на основе PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) (плазменное химическое осаждение из паровой фазы),

ионный источник и подложку приводят в относительное движение,

используют газовую плазму на основе аргона или какого-нибудь нейтрального газа, кислорода или азота,

линейный ионный источник генерирует коллимированный пучок ионов с энергией, равной от 0,05 до 2,5 кэВ, предпочтительно между 1 и 2 кэВ.

Согласно другому аспекту изобретение относитcя также к подложкам, в частности стеклянным, часть поверхности которых, по меньшей мере, покрыта набором тонких пленок с различными функциями (регулирующие прохождение солнечного света, низкоэмиссионные, с экранированием электромагнитного излучения, нагревающие, гидрофобные, гидрофильные, фотокаталитические), пленок, изменяющих степень отражения в видимой области спектра (антиотражающие пленки или зеркало) или включающих в себя активную систему (электрохромные, электролюминесцентные, фотогальванические пленки), причем, по меньшей мере, одну из тонких пленок Аi, расположенную под пленкой В, обрабатывают описанным выше способом.

Другие характеристики и преимущества изобретения будут видны из следующего описания, приведенного в качестве примера и не имеющего ограничительного характера.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способ согласно изобретению состоит во включении, по меньшей мере, одного линейного ионного источника в промышленную линию для напыления тонких пленок на подложку путем катодного напыления, в частности, в магнитном поле и, в частности, в присутствии кислорода и/или азота.

Осаждение тонких пленок можно также осуществлять способом, основанным на СVD (Chemical Vapor Deposition (химическое паровое осаждение)) или PECVD (Enhanced Chemical Vapor Deposition), которые хорошо известны специалистам в данной области, см., например, EP0149408.

Под промышленными размерами подразумеваются размеры линии производства, которые приспособлены, с одной стороны, для непрерывной работы и, с другой стороны, для обработки подложек, один из характерных размеров которых, например ширина в направлении, перпендикулярном направлению движения подложки, составляет, по меньшей мере, 1,5 м.

Линейный ионный источник можно установить либо рядом с катодом, либо на уровне шлюзовой камеры между камерами для напыления, либо, в более общем случае, на уровне корпуса, принадлежащего к линии для напыления, в которой создан вторичный вакуум (например, порядка 1×10-5 мбар).

Возможно внедрить несколько источников в линию производства, причем источники могут воздействовать на одну поверхность подложки или на каждую из сторон подложки (линия напыления вверх и вниз, например, или вертикальная) одновременно или последовательно, и каждый источник может иметь свой способ регулировки. Обработка называется «напыление вверх и вниз», ее осуществляют таким образом, что пучок ионов направляют вертикально или вверх, или вниз.

Используют, по меньшей мере, один линейный ионный источник, принцип работы которого следующий.

Очень схематично, линейный ионный источник содержит анод, катод, магнитное устройство, источник ввода газа. Примеры такого типа источника описаны, в частности, в патентах RU 2030807, US 6002208 или в публикации WO 02/093987. К аноду подводят положительный потенциал непрерывного питания, и разность потенциалов между анодом и катодом вызывает ионизацию газа, введенного в эту область.

Плазму газа затем подвергают воздействию магнитного поля (генерированного постоянными или переменными магнитами), что позволяет ускорить и сфокусировать пучок ионов.

Ионы, таким образом, становятся коллимированными и ускоряются от источника, и их интенсивность зависит, в частности, от геометрических характеристик источника, расхода газа, их природы и напряжения, приложенного к аноду.

В рамках способа, линейный ионный источник функционирует с коллиматором со смесью газов, содержащей кислород, аргон, азот и, в известных случаях, нейтральный газ, например также неон, гелий, в качестве неосновных составляющих.

Предпочтительно используют газ, химическая природа которого подходит к типу пленки, которая подлежит обработке. Используют предпочтительно нейтральный газ, в частности, на основе аргона, криптона, ксенона, чтобы исключить все химические реакции с указанной поверхностью. Это не относится к случаю использования очистки подложки, для чего предпочитают газ в ионизированном состоянии со значительным окисляющим свойством (в частности, кислород).

В примере, не ограничивающем изобретение, кислород вводят с расходом 150 sccm (куб.см/мин), при напряжении между электродами 3 кВ и силе тока 1,8 А, потребляемая мощность составляет 5400 Вт (эти данные относятся к источнику длиной 1 м).

Источник помещают в камеру в вышеизложенных условиях таким образом, что коллимированная плазма, содержащая ионизированные частицы, попадает на, по меньшей мере, часть поверхности тонкой пленки А, предварительно нанесенной методом вакуумного напыления на часть движущейся стеклянной подложки в камере для обработки.

Таким образом, на части поверхности пленки А, расположенной на одной из сторон подложки или на двух сторонах этой же подложки (если располагают несколькими линейными ионными источниками), можно:

обрабатывать поверхность пленки А, на которую будет нанесена методом вакуумного напыления пленка В, причем эта пленка В влияет на ее кристаллизацию и/или морфологию зерна или в более общем случае на одну из характеристик одной из пленок Аi покрытия, выбранной из пленок (A1, A2, A3, … An), на которую будет нанесен функциональный слой В.

Обработанная подложка и структура набора тонких пленок представляют собой стеклянную пластину, возможно выпуклую, и имеют «промышленные» размеры. В терминах изобретения под промышленными подразумеваются характерные размеры стеклянной пластины, обычно называемые PLF (полная ширина флоат-стекла) или DLF (половина ширины флоат-стекла) соответственно больше 3 м и больше 2 м шириной.

Подложки и набор пленок, обработанные таким образом, могут продолжать, без нарушения вакуума (т.е. подложки остаются внутри установки для вакуумного напыления), свое перемещение внутри камеры, предназначенной для осаждения тонких пленок известными способами «PECVE», «CVD» (химическое осаждение из паровой фазы), магнетронного напыления или также методами «Ion Plating» (ионного нанесения покрытий), «Ion Beam Sputtering» (ионного напыления), «Dual Ion Beam Sputtering» (двойное ионное напыление).

Подложки, предпочтительно прозрачные, плоские или выпуклые, из стекла или пластмассы (PMMA, PC…) могут быть покрыты в установке для вакуумного напыления, по меньшей мере, одним набором тонких пленок, что придаст указанной подложке свойства, определенные ниже в примере.

Также согласно первому варианту осуществления подложка содержит покрытие с функцией «усиленная теплоизоляция» или Low E (низкоэмиссионное).

Это покрытие состоит из, по меньшей мере, одной последовательности из, по меньшей мере, пяти последовательно нанесенных пленок, а именно первая пленка на основе оксида металла или полупроводника, выбранного, в частности, из оксида олова или оксида титана, оксида цинка (толщиной в диапазоне от 10 до 30 нм), пленка из оксида металла или полупроводника, в частности, на основе оксида цинка или оксида титана, нанесенная на первую пленку (толщиной в диапазоне от 5 до 20 нм), пленка из серебра (толщиной в диапазоне от 5 до 12 нм), пленка из металла, выбранного, в частности, из сплава никель-хром, титана, ниобия, циркония, причем упомянутая пленка из металла, возможно, азотирована (толщиной меньше 5 нм) и нанесена на пленку из серебра, и, по меньшей мере, верхняя пленка (толщиной в диапазоне от 5 до 40 нм), содержащая оксид металла, выбранного, в частности, из оксида олова, оксида титана, оксида цинка, нанесенная на пленку из металла, причем верхняя пленка (возможно состоящая из множества пленок) в случае необходимости покрыта защитной пленкой, называемой покрытие.

Согласно второму варианту осуществления подложка содержит покрытие с функцией «усиленной теплоизоляции» или регулирующее прохождение солнечного света, способное выдерживать термические обработки (типа закалки), или покрытия, предназначенные для особенного применения в автомобиле (также способные выдержать термические обработки).

Это покрытие состоит из набора тонких пленок, содержащих чередование n функциональных пленок В со свойствами отражения в инфракрасной области спектра и/или в солнечном излучении на основе, в частности, серебра (толщиной в диапазоне от 5 до 15 нм) и (n+1) покрытий А, где n≥1, причем указанные покрытия А содержат одну пленку или множество пленок, нанесенных одна на другую, из диэлектрического материала на основе, в частности, нитрида кремния (толщиной в диапазоне от 5 до 80 нм), или смеси кремния и алюминия, или оксинитрида кремния, или оксида цинка (толщиной в диапазоне от 5 до 20 нм) таким образом, чтобы каждая функциональная пленка В была расположена между двумя покрытиями А, причем набор содержит также пленки, поглощающие в видимой части спектра, в частности, на основе титана, никель-хрома, циркония, возможно, азотированных, расположенных над и/или под функциональной пленкой.

Также согласно третьему варианту осуществления подложка содержит покрытие, регулирующее прохождение солнечного света.

На подложку нанесен набор тонких пленок, представляющих собой чередование n функциональных пленок со свойствами отражения в инфракрасной области спектра и/или в солнечном излучении, в частности, на основе, главным образом, металла и (n+1) «покрытий», где n≥1, причем упомянутый набор тонких пленок состоит, с одной стороны, из одной или множества пленок, из которых, по меньшей мере, одна является диэлектриком, в частности, на основе оксида олова (толщиной в диапазоне от 20 до 80 нм), оксида цинка или металла, нихрома (толщиной в диапазоне от 2 до 30 нм), и, с другой стороны, по меньшей мере, из одной функциональной пленки (толщиной в диапазоне от 5 до 30 нм) из серебра или из цветного сплава, содержащего серебро, причем каждая функциональная пленка расположена между двумя пленками из диэлектрика.

Согласно четвертому варианту осуществления подложка содержит покрытие, регулирующее прохождение солнечного света, способное выдерживать термическую обработку (например, закалку).

Речь идет о наборе тонких пленок, состоящем из, по меньшей мере, одной последовательности из, по меньшей мере, пяти последовательно нанесенных пленок, а именно первая пленка на основе нитрида кремния (толщиной в диапазоне от 20 до 60 нм), пленка из металла, в частности, на основе никель-хрома или титана (толщиной меньше 10 нм), расположенная на первой пленке, функциональная пленка со свойствами отражения в инфракрасной области спектра и/или в солнечном излучении, в частности, на основе серебра (толщиной меньше 10 нм), одна пленка из металла, выбранного, в частности, из титана, ниобия, циркония, никель-хрома (толщиной меньше 10 нм), расположенная на пленке из серебра, и верхняя пленка на основе нитрида кремния (толщиной в диапазоне от 20 до 60 нм), расположенная на пленке из металла.

Ниже приводятся в качестве примера подложки, покрытые набором пленок Low E:

Пример 1: подложка/SnO2/TiO2/ZnO/Ag/NiCr/ZnO/Si3N4/TiO2.

Пример 2: подложка/SnO2/ZnO/Ag/NiCr/ZnO/Si3N4/TiO2.

В примерах 1 и 2 пленка В содержит серебро, пленки А представляют собой одну из, по меньшей мере, других пленок набора, расположенных под пленкой В.

Согласно примерам 1 и 2 и согласно второму варианту осуществления подложка содержит покрытие с функцией «усиленной теплоизоляции», или низкоэнергетическое, или регулирующее прохождение солнечного света, способное выдерживать термическую обработку (типа закалки), или покрытия, предназначенные для применения в автомобиле (также способные выдерживать термические обработки).

Ниже приведены примеры 3 и 4 основ, способных выдерживать термическую обработку.

Пример 3: подложка/Si3N4/ZnO/NiCr/Ag/ZnO/Si3N4.

Пример 4: подложка/Si3N4/ZnO/Ti/Ag/ZnO/Si3N4/ZnO/Ti/Ag/ZnO/

Si3N4/TiO2.

В примерах 3 и 4 пленка В содержит серебро, пленки А являются другими пленками набора, расположенными под пленкой В.

Условия напыления набора пленок, составляющих объект примеров 1-4, следующие:

- пленка из Si3N4 из мишени Si:Al, питание в импульсном режиме (частота изменения полярности 50 кГц), давление 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 2000 Вт, расход Ar 16 sccm и N2 18 sccm;

- пленка из SnO2 из мишени Sn, питание постоянным током, давление 4×10-3 мбар (0,4 Па), мощность 500 Вт, расход Ar 30 sccm и O2 40 sccm;

- пленка из Zn:AlO из мишени Zn:Al (2 мас. %. алюминия), питание постоянным током, давление 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 1500 Вт, с расходом Ar 40 sccm и O2 25 sccm;

- пленка из TiO2 из мишени TiOх, питание постоянным током, давление 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 2500 Вт, расход Ar 50 sccm и O2 3,0 sccm;

- пленка из серебра из мишени Ag, питание постоянным током, давление 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 120 Вт и расход аргона 50 sccm;

- пленка из титана из мишени Ti, питание постоянным током, давление 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 180 Вт и расход аргона 50 sccm;

- пленка из NiCr из мишени Ni80Cr20, питание постоянным током, давление 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 200 Вт, расход Ar 50 sccm Ar.

Как видно из нижеприведенной Таблицы, влияние обработки интерфейса линейным ионным источником выражается в значительном возрастании кристаллической фазы в ущерб аморфной фазы пленки из ZnO (ориентация [0002]) и серебра (ориентация [111]), из чего видно, что кристаллографические свойства серебра улучшаются, что экспериментально согласуется с уменьшением сопротивления пленки из серебра. В примерах 1-5 ионный источник был использован в режиме работы так называемой высокой энергии.

Таблица
Пример Пленка А, обработанная источником* Закалка Площадь пика Брэгга [0002] ZnO** Площадь пика Брэгга [111] Ag*** Сопротивление квадратного сечения (Ом)
Е.1 - Нет 13 48 5,0
Е.1 TiO2 Нет 22 127 4,8
Е.2 - Нет 14 99 5,3
Е.2 SnO2 Нет 19 161 5,1
Е.3 - Нет 7 13 7,7
Е.3 - Да 10 36 5,1
Е.3 Si3N4 Нет 16 30 7,4
Е.3 Si3N4 Да 23 68 4,6
Е.4 - Да 32 69 4,4
Е.4 ZnO Да 40 118 4,0
*Обработку оксидной пленки источником осуществляют, используя аргон в качестве газа-носителя, выполняют следующие условия: напряжение и ток разряда: 1060 В и 141 мА, газ-носитель: 23 sccm Ar, общее давление 1 = мторр
Обработка нитридной пленки: условия работы ионного источника: напряжение и ток разряда: 1500 В и 190 мА, газ-носитель: N2 50 sccm, общее давление = 1 мторр
**Указанная площадь есть общий вклад пленок ZnO из всего набора пленок
***В случае примера Е.4: указанная площадь есть общий вклад двух пленок из Ag из всего набора пленок

Согласно пятому варианту осуществления подложка содержит покрытие с фотокаталитической функцией.

Пример подложки с таким типом набора пленок приводится ниже.

Пример 5: подложка/SiO2/BaTiO3/TiO2.

Пленка В представляет собой пленку из TiO2, пленки Аi представляют собой, по меньшей мере, одну из пленок, расположенных под пленкой В.

Условия осаждения набора пленок, составляющих объект примера 5, следующие:

- пленка из SiO2 из мишени из Si:Al, с питанием в импульсном режиме (частота изменения полярности 30 кГц), давление 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 2000 Вт и расход Ar 15 sccm и O2;

- пленка из BaTiO3 из мишени из BaTiO3, с радиочастотным питанием, под давлением 2×10-3 мбар 20 (0,2 Па), мощность 500 Вт и 50 sccm аргона и О2;

- пленка из TiO2 из мишени из TiOx, с питанием постоянным током, под давлением 2×10-3 мбар (0,2 Па), мощность 2500 Вт и расход Ar 200 sccm и O2 2,5 sccm.

Из нижеприведенной Таблицы видно влияние обработки пучком ионов на кристаллографические свойства пленки из оксида титана, а также ее фотокаталитические свойства до и после закалки.

Таблица
Пример 5 Пленка Аi, обработанная источником Закалка Площадь пика Брэгга 101 TiO2 (u.a.) Фотокаталитическая активность, обнаруженная в испытании TAS (×10-3см-1, мин-1)
Е.5 - нет 0,09 8
Е.5 - да 0,60 28
Е.5 BaTiO3 нет 0,17 17
Е.5 BaTiO3 да 0,72 36
Рабочие характеристики ионного источника: напряжение и ток разряда: 1500 В и 118 мА, газ-носитель: расход Ar 20 sccm, общее давление = 1 мторр

Возможно также использовать линейный ионный источник с режимом работы, так называемым низкоэнергетическим.

Ниже приводится структура набора пленок (пример 6), обработанного таким способом.

Пример 6: обработка пленки из TiO2 низкоэнергетическим источником.

Набор типа подложка/SnO2/TiO2/ZnO/Ag/NiCr/ZnO/Si3N4/TiO2.

Как видно из нижеприведенной Таблицы, обработка низкоэнергетическим ионным источником (500 В) приводит к изменению структуры пленки А, в нашем случае TiO2. Действительно, обработка позволяет получить кристаллические зоны нанометрического размера в пленке, бывшей ранее аморфной. Этот эффект приводит к кристаллизации серебра, что экспериментально подтверждается уменьшением сопротивления этой пленки.

Таблица
Обработка пленки TiO2 Структура TiO2 Размер кристаллов TiO2 Сопротивление квадратного сечения (Ом)
/ Аморфная / 5,5
500 В нанокристаллическая 2 нм 5,3

Размер кристаллов был определен с помощью уравнения Шеррера в предположении, что расширение измеренных пиков дифракции рентгеновских лучей связано с размером кристаллов (пики были смоделированы с помощью функции типа Псевдо-Войт).

Некоторые из этих подложек способны выдерживать термическую обработку (выгибание, закалка, обжиг) и предназначены для использования в автомобильной промышленности, в частности для крыши автомобиля, бокового стекла, ветрового стекла, заднего стекла, зеркала заднего вида или простого или двойного стекла, предназначенного для строений, в частности внутреннего или внешнего стекла для здания, для витрины, прилавка в магазине, который может быть выпуклым, защитного стекла для предмета типа картины, компъютерного экрана с антиослепляющим эффектом, оборудования из стекла или для любой стеклянной основы, в частности прозрачной, в общем случае.

Ниже приводятся рабочие условия, позволяющие измерить фотокаталитическую активность с помощью испытания TAS.

Измерение фотокаталитической активности проводят следующим образом:

нарезают образцы 5×5 см2;

осуществляют очистку образцов в течение 45 минут под УФ-излучением и при продувке кислородом;

измеряют инфракрасный спектр с помощью спектроскопии FTIR для нескольких волн, между 4000 и 400 см-1, чтобы получить стандартный спектр;

наносят стеариновую кислоту: 60 микролитров раствора стеариновой кислоты, растворенной из расчета 5 г/л в метаноле, наносят на образец методом spin-coating (спин-покрытие);

измеряют инфракрасный спектр с помощью FTIR, измерение площади полос, соответствующих растяжению связей СН2-СН3 от 3000 до 2700 см-1;

осуществляют экспозицию под ультрафиолетовым излучением типа UVA: мощность, полученная образцом, равная соответственно около 35 Вт/м2 и 1,4 Вт/м2 для моделирования экспозиции снаружи или внутри, контролируют фотоэлементом в диапазоне длин волн 315-400 нм. Типы ламп также различные в зависимости от условий освещения: лампы дневного света белые горячие типа Philips T12 для внутренней экспозиции, УФ-лампы Philips Cleo Performance для внешней экспозиции;

осуществляют наблюдение фотодеградации пленки из стеариновой кислоты после последовательных периодов экспозиции в 10 минут путем измерения площади полос, соответствующих растяжению связей СН2-СН3 от 3000 до 2700 см-1;

определяют фотокаталитическую активность во внешних условиях kext по наклону, выраженному в см-1·мин-1, прямой линии, представляющей площадь полос растяжения связей СН2-СН3 от 3000 до 2700 см-1 как функцию длительности экспозиции УФ-излучением для длительности от 0 до 30 минут.

1. Способ обработки, по меньшей мере, одной части поверхности, по меньшей мере, одной пленки А, расположенной между подложкой и одной пленкой В покрытия, состоящего из тонких пленок, нанесенных под вакуумом на стеклообразную подложку, отличающийся тем, что
осуществляют осаждение, по меньшей мере, одной тонкой пленки А на часть поверхности упомянутой подложки, причем стадию осаждения осуществляют способом вакуумного напыления,
генерируют с помощью, по меньшей мере, одного линейного ионного источника плазму из ионизированных частиц из газа или смеси газов,
по меньшей мере, одну часть поверхности пленки А подвергают воздействию плазмы для модификации, по меньшей мере, частично поверхности пленки А ионизированными частицами,
осуществляют осаждение, по меньшей мере, одной пленки В на одну часть поверхности пленки А, причем данную стадию осуществляют способом вакуумного напыления.

2. Способ обработки по п.1, отличающийся тем, что пленка А содержит множество пленок Аi, нанесенных друг на друга, при этом, по меньшей мере, одну из пленок Аi (где i равно от 1 до n и n≥1) подвергают воздействию плазмы.

3. Способ обработки поверхности по п.2, отличающийся тем, что обработку поверхности осуществляют с помощью одного или нескольких линейных ионных источников, расположенных последовательно.

4. Способ обработки поверхности по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что способ осуществляют методом напыления вверх и вниз.

5. Способ обработки поверхности по п.1, отличающийся тем, что линейный ионный источник устанавливают в той же камере, где размещена установка для вакуумного напыления, позволяющая осуществлять нанесение пленки А.

6. Способ обработки поверхности по п.1, отличающийся тем, что линейный ионный источник устанавливают в камере, изолированной от камеры, в которой находится установка для вакуумного напыления, позволяющая осуществлять нанесение пленки А.

7. Способ обработки поверхности по п.1, отличающийся тем, что линейный ионный источник устанавливают под углом от 30 до 90° относительно плоскости основы.

8. Способ обработки по п.1, отличающийся тем, что осаждение осуществляют путем катодного напыления, в частности, в магнитном поле.

9. Способ обработки по п.1, отличающийся тем, что вакуумное напыление представляет собой PECVD (плазменное химическое осаждение из паровой фазы).

10. Способ обработки по п.1, отличающийся тем, что используют газовую плазму на основе инертного газа, кислорода или азота.

11. Способ обработки по п.1, отличающийся тем, что посредством линейного ионного источника генерируют коллимированный пучок ионов с энергией, составляющей от 0,05 до 2,5 кэВ.

12. Подложка, полученная способом по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что на подложку нанесено покрытие из множества пленок с сильным отражением теплового излучения, состоящее из, по меньшей мере, одной последовательности из, по меньшей мере, пяти пленок, содержащих:
первую пленку на основе оксида металла, выбранного, в частности, из оксида олова или оксида титана,
пленку из оксида металла, в частности, на основе оксида цинка, нанесенную на первую пленку, пленку из серебра,
пленку из металла, выбранного, в частности, из никель-хрома, титана, ниобия, циркония, нанесенную на пленку из серебра,
верхнюю пленку, содержащую оксид металла или полупроводник, выбранную, в частности, из оксида олова, оксида цинка или оксида титана и нанесенную на пленку из металла.

13. Подложка, полученная способом по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что на подложку нанесено покрытие из набора тонких пленок, состоящих из чередования n функциональных пленок В с отражающими инфракрасное и/или солнечное излучение свойствами, в частности, на основе серебра, и (n+1) слоев А, где n≥1, причем слои А содержат одну пленку или нанесенные друг на друга пленки из диэлектрического материала на основе, в частности, нитрида кремния, или смеси кремния и алюминия, или оксинитрида кремния, или оксида цинка, так, что каждая функциональная пленка В расположена между двумя слоями А, причем набор пленок содержит также пленки, абсорбирующие в видимой области спектра, в частности, на основе титана, никель-хрома, циркония, возможно, азотированные, расположенные выше и/или ниже функциональной пленки.

14. Подложка, полученная способом по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что на подложку нанесено покрытие из набора тонких пленок, состоящих из одной или чередования или n функциональных пленок В с отражающими инфракрасное и/или солнечное излучение свойствами, в частности, на основе преимущественно металла, и (n+1) пленок А, где n≥1, причем упомянутый набор состоит, с одной стороны, из одной пленки или множества пленок, из которых, по меньшей мере, одна пленка из диэлектрического материала, в частности, на основе, оксида олова, или из металла, никель-хрома, и, с другой стороны, из, по меньшей мере, одной функциональной пленки из серебра или сплава металлов, содержащего серебро, причем каждая функциональная пленка расположена между двумя пленками из диэлектрика.

15. Подложка, полученная способом по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что содержит набор тонких пленок, содержащий, по меньшей мере, одну последовательность из, по меньшей мере, пяти последовательно расположенных пленок, содержащих:
первую пленку, в частности, на основе нитрида кремния,
пленку, в частности, на основе никель-хрома или титана, нанесенную на первую пленку,
функциональную пленку со способностью отражать в области инфракрасного солнечного излучения, в частности, на основе серебра,
пленку из металла, выбранную, в частности, из никель-хрома, титана, ниобия, циркония и нанесенную на пленку из серебра,
верхнюю пленку на основе нитрида кремния, нанесенную на пленку из металла.

16. Подложка, полученная способом по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что на подложку нанесен набор тонких слоев с самоочищающимися свойствами, включающий по меньшей мере, одну функциональную пленку, состоящую из ТiO2, и один барьерный подслой гетероэпитаксиального назначения.

17. Подложка по любому из пп.12-16, отличающаяся тем, что она предназначена для использования в автомобильной промышленности, в частности для крыши автомобиля, бокового стекла, ветрового стекла, заднего стекла, зеркала заднего вида или для простого или двойного стекла, предназначенного для строений, в частности внутреннего или наружного стекла здания, для витрины, прилавка в магазине, который может быть выпуклым, для защитного стекла для предмета типа картины, для компьютерного экрана с антиослепляющим эффектом, оборудования из стекла.

18. Подложка по п.17, отличающаяся тем, что она выпуклая.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу очистки подложки и к нанесению на нее покрытий. .
Изобретение относится к производству художественных стеклянных изделий. .

Изобретение относится к устройству для формирования изображений в изделиях из прозрачного и малопрозрачного для видимого излучения материала. .

Изобретение относится к легкой или пищевой промышленности и может быть использовано при формировании изображений в прозрачном или малопрозрачном материале различных изделий, таких как емкости (бутылки, банки, флаконы, графины и т.д.), предметы широкого потребления (стекла очков, защитные стекла часов, всевозможные панели каких-либо приборов, сувенирные изделия и т.п.).

Изобретение относится к областям регистрации информации путем литографического формирования рельефных микроструктур и может быть использовано в оптотехнике, голографии, электронной технике, полиграфии и прочее.
Изобретение относится к лазерной технологии и может быть использовано для создания художественных изделий и маркировки прозрачных материалов. .
Изобретение относится к технологиям лазерной обработки твердых материалов, и, в частности к технологии создания изображений внутри объема прозрачных изделий с различными цветовыми эффектами.

Изобретение относится к стекольной промышленности и предназначено для повышения физико-химических свойств стеклоизделий (стеклянной тары, сортовой и химико-лабораторной посуды, листового стекла и др.).

Изобретение относится к технологии обработки кварцевого стекла, в частности кварцевого стекла

Изобретение относится к способу изготовления декоративного листового стекла

Изобретение относится к области маркировки прозрачных или полупрозрачных изделий, имеющих высокую температуру

Изобретение относится к области обработки поверхности керамических материалов лазерным излучением для получения наноструктурных аморфизированных пленок, преимущественно из ситалла
Изобретение относится к способам повышения химической устойчивости стеклоизделий медицинского назначения, например бутылок стеклянных для крови, трансфузионных и инфузионных препаратов. Технический результат изобретения - упрощение технологического процесса и повышение его экономической эффективности. В основу изобретения положена задача создания способа восстановления стеклянных бутылок для крови, трансфузионных и инфузионных препаратов. Способ включает формирование покрытия на основе сульфата аммония, модифицированного ортоборатами, на внутренней поверхности бутылок стеклянных для крови, трансфузионных и инфузионных препаратов, бывших в употреблении. Защитное покрытие наносят путем последовательного погружения бутылок в концентрированные водные растворы, содержащие 40% сульфата аммония и 3% борной кислоты. Таким образом обеспечивается возможность экономически эффективного промышленного воспроизводства стеклянных бутылок для крови, трансфузионных и инфузионных препаратов, являющегося экологически безопасным по сравнению с классическим вариантом стекольного технологического процесса.

Изобретение относится к технологии изготовления оптических волноводов, то есть светопроводящих и светоуправляющих структур, расположенных в объеме стекла. Техническим результатом изобретения является увеличение различия в показателях преломления сердцевина-оболочка и уменьшение потерь, передаваемых по волноводу, оптического сигнала. Способ изготовления объемного волновода включает перемещение сфокусированного лазерного пучка относительно пластины или пластины относительно сфокусированного лазерного пучка до окончания формирования волновода и последующей термической обработки пластины с волноводом в печи. При этом перед формированием волновода пластину из пористого оптического материала помещают в камеру, в которой при комнатной температуре поддерживают относительную влажность воздуха не ниже 60 % и не выше 80 % в течение не менее 72 часов, но не более 96 часов. Локальное лазерное воздействие осуществляют сфокусированным пучком лазера в плоскость слоя, залегающего на глубине, равной ¼ толщины пластины, с плотностью мощности не ниже 1,5·104 Вт/см2 и не выше 2,5·104 Вт/см2. Перемещение сфокусированного лазерного пучка относительно пластины или пластины относительно сфокусированного лазерного пучка осуществляют со скоростью не менее 3 мкм/с, но не более 20 мкм/с многократно до образования волновода. Затем пластину с волноводом подвергают термической обработке при температуре не ниже 870°C, но не выше 890°C в течение не менее 10 минут и не более 20 минут, причем нагрев пластины с волноводом до температуры не выше 140°C осуществляют со скоростью не более 5°C/мин, охлаждают пластину с волноводом, после термической обработки, отключением печи. 15 ил.

Изобретение относится к пористым высококремнеземистым стеклам. Технический результат изобретения заключается в получении пористых стекол в форме массивных изделий толщиной 0,1÷2 мм с размерами кристаллитов 5÷20 нм. Объем пор стекла составляет 0,2÷0,6 см3/см3. В состав базового щелочноборосиликатного стекла вводят Fe2O3 и FeO в количестве 20 мас.% в пересчете на Fe2O3. Проводят термообработку стекла при 550°C в течение 130-150 часов. После термообработки щелочноборосиликатное двухфазное стекло выдерживают в 3 М растворе минеральных кислот при температуре 50÷100°С и промывают в дистиллированной воде. Далее проводят комбинированную сушку в воздушной атмосфере при температурах 20÷120°С. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способу снижения трещиноватости поверхности изделий из стекла. Технический результат изобретения заключается в устранении наноразмерных трещин. Кварцевое стекло отжигают при температуре 1100÷1120°C в течение 4÷5 часов со скоростью нагрева и охлаждения 600÷700°C/час.

Изобретение относится к электротехнической обработке материалов и предназначено для получения токопроводящих дорожек на нагреваемом стекле с оксидным электропроводящим слоем, называемым твердым покрытием и используемым, например, в стеклопакетах. Также изобретение можно применить для получения рисунка на стекле. Технический результат - получение токопроводящих дорожек на поверхности стекла с оксидным электропроводящим слоем с сохранением его свойств. Достигается тем, что удаление оксидного электропроводящего слоя в локальной области проводят посредством расплавления его электрическим током, не изменяя свойства диэлектрической подложки. Ширина слоя снятого электропроводящего оксидного слоя зависит от диаметра электрода. 3 ил.

Изобретение относится к способу изготовления системы со слоем с низкой излучательной способностью. Технический результат изобретения заключается в снижении поверхностного сопротивления. На субстрат наносят по меньшей мере один прозрачный металлический слой, отражающий ИК излучение и являющийся слоем с низкой излучательной способностью. Проводят краткую термообработку слоя, избегая при этом нагрева всего субстрата. Электромагнитное излучение, используемое для краткой термообработки, регулируют таким образом, чтобы поверхностное сопротивление и поглощение в инфракрасной области спектра, и/или пропускание в видимой области спектра, и/или спектральное отражение системы со слоем с низкой излучательной способностью принимали значения, характерные для обычных термически обработанных систем безопасного стекла со слоем с низкой излучательной способностью. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх